Andromeda har en D25-isofot-diameter på omtrent 46,56 kiloparsec (152 000 lysår) og ligger cirka 765 kpc (2,5 millioner lysår) fra jorden. Det er nært nok, i kosmisk målestokk, til at en persisk astronom kunne observere den med det blotte øye århundrer før teleskopet ble oppfunnet — og langt nok unna til at det tok et århundre med astronomiens beste instrumenter å fastslå den nøyaktige avstanden.
Andromeda er den nærmeste store galaksen til Melkeveien, og den står ikke stille. Den lukker avstanden mellom oss, og lenge etter at alle som leser dette er borte, skal de to galaksene smelte sammen til én.
En sky observert for tusen år siden
Rundt år 964 e.Kr. beskrev den persiske astronomen Abd al-Rahman al-Sufi Andromedagalaksen i sin bok om faststjerner som en «tåkete flekk» eller «liten sky». Det var den første historiske referansen til Andromedagalaksen og den tidligste kjente referansen til en annen galakse enn Melkeveien — nedtegnet av noen som ikke hadde noen mulighet til å vite at det i det hele tatt var en galakse, langt mindre en som lå over to millioner lysår unna.
I nesten tusen år etter al-Sufi kunne ingen si hva denne flekken egentlig var. Var det en nærliggende gassky inne i Melkeveien, eller noe helt annet, som lå umulig langt utenfor den? Å besvare det spørsmålet ble et av de mest sentrale stridsspørsmålene i det 20. århundrets astronomi.
En debatt som splittet amerikansk astronomi
Tanken om at det fantes galakser utenfor Melkeveien var så omstridt tidlig i det 20. århundret at den utløste «Shapley-Curtis-debatten», der astronomene Harlow Shapley og Heber Doust Curtis debatterte «tåkenes» natur og Melkeveiens størrelse ved National Academy of Sciences den 26. april 1920. Shapley mente at Melkeveien var hele universet; Curtis argumenterte for at diffuse flekker som Andromeda var separate «øyuniverser» fullstendig utenfor den.
Curtis hadde bevis, om enn ufullkomne. I 1917 observerte han en nova i Andromeda. Etter å ha gjennomsøkt de fotografiske arkivene ble ytterligere 11 novaer oppdaget, og Curtis la merke til at disse novaene i gjennomsnitt var 10 størrelsesklasser svakere enn dem som forekom andre steder på himmelen. Dermed kunne han komme frem til et avstandsanslag på 500 000 lysår (32 milliarder AE) — en enorm avstand for sin tid, selv om den senere skulle vise seg å utgjøre mindre enn en fjerdedel av den faktiske avstanden.
Teleskopet som avgjorde saken
Shapley-Curtis-debatten trengte et større teleskop for å bli avgjort, og det fikk den. Edwin Hubbles observasjoner, gjort i 1924 med det nylig ferdigstilte 100-tommers Hooker-teleskopet, beviste utvetydig at disse tåkene var altfor langt unna til å være en del av Melkeveien, og at de faktisk var hele galakser utenfor Melkeveien. Curtis hadde hatt rett om «øyuniversene»; han hadde bare manglet instrumentet til å bevise det definitivt.
Hubbles metode baserte seg på cepheide-variable stjerner, hvis lysstyrke pulserer i et mønster som er direkte knyttet til deres faktiske luminositet, noe som lot astronomer beregne hvor langt unna de måtte være for å fremstå så svake som de gjorde. Det var et gjennombrudd — men ikke det siste ordet om Andromedas avstand, fordi selve metoden fremdeles hadde en skjult svakhet.
Hvorfor avstanden stadig ble doblet
Det anslåtte avstandstallet for Andromedagalaksen fra vår egen ble doblet i 1953, da man oppdaget at det finnes en andre, svakere type cepheide-variabel stjerne. Astronomer hadde blandet sammen to ulike typer cepheider med ulike lysstyrkeregler, noe som betydde at enhver avstand beregnet ut fra dem, inkludert Hubbles, hadde vært for liten med omtrent en faktor to. Andromeda flyttet seg ikke — det var målestokken som ble brukt til å måle den, som ble rekalibrert.
Senere teknikker konvergerte mot dagens tall fra helt andre retninger. En cepheide-variabel-metode fra 2004 anslo avstanden til å være 2,51 ± 0,13 millioner lysår (770 ± 40 kpc). Deretter, i 2005, ble en formørkelsesdobbeltstjerne oppdaget i Andromedagalaksen. Stjernene ligger i en avstand på 2,52 ± 0,14 millioner lysår (159,4 ± 8,9 milliarder AE), og hele Andromedagalaksen ligger på omtrent 2,5 millioner lysår (160 milliarder AE) avstand. To uavhengige metoder, pulserende stjerner og formørkelsesdobbeltstjerner, endte på nesten samme tall — en tett overensstemmelse over en avstand på 2,5 millioner lysår.
En stang skjult i åpen dagslys
I flere tiår beskrev astronomer Andromeda som en enkel spiralgalakse, ganske lik lærebokillustrasjoner av Melkeveien. Infrarøde data fra 2MASS-kartleggingen og Spitzer-romteleskopet viste at Andromeda faktisk er en stavspiralgalakse, akkurat som Melkeveien, der Andromedas stanghovedakse er orientert 55 grader mot klokken i forhold til skivens hovedakse. Synlig lys hadde skjult stangen bak støv og skivens lysglans; bare infrarøde instrumenter, som ser gjennom dette tildekkende støvet, avslørte strukturen under.
En delt kjerne med et sort hull inni
Zoomer man inn på Andromedas sentrum, blir strukturen enda merkeligere. Kjernen består av to konsentrasjoner adskilt av 1,5 pc (4,9 lysår). Den svakeste konsentrasjonen, P2, ligger i galaksens faktiske sentrum og inneholder en innleiret stjernehop kalt P3, som huser mange UV-lyse A-stjerner og det superstore sorte hullet kalt M31*. I stedet for én lys kjerne fremstår Andromedas sentrum som to, og den svakeste av de to er den som faktisk markerer galaksens gravitasjonssentrum og huser dens sentrale sorte hull.
.jpg){kind=link}
Millioner av stjerner, samlet i én hop
Andromedas utkanter har sine egne superlativer. Det finnes omtrent 460 kulehoper knyttet til Andromedagalaksen. Den mest massive av disse hopene, identifisert som Mayall II og med kallenavnet Globular One, har en høyere luminositet enn noen annen kjent kulehop i Den lokale gruppen av galakser. Den inneholder flere millioner stjerner og er omtrent dobbelt så lyssterk som Omega Centauri, den lyssterkeste kjente kulehopen i Melkeveien. En hop som er mer lyssterk enn noe Melkeveien selv kan by på, hvilende stille i Andromedas halo, er lett å overse ved siden av galaksens mer berømte trekk.
Små følgesvenner med svært ulike skjebner
I likhet med Melkeveien har Andromedagalaksen mindre satellittgalakser, bestående av over 20 kjente dvergsgalakser. De best kjente og lettest observerbare satellittgalaksene er M32 og M110. Begge er synlige med kikkert ved siden av selve Andromeda, men de forteller svært ulike historier om hva som skjer med en liten galakse som kommer for nær en stor en.
M32 kan en gang ha vært en større galakse som fikk stjerneskiven sin fjernet av M31 og gjennomgikk en kraftig økning i stjernedannelse i kjerneområdet, som varte frem til relativt nylig. Naboen hadde en annen skjebne: i motsetning til M32 mangler Messier 110 tegn på et superstort sort hull i sentrum. Den ene satellitten ble strippet ned til en kompakt rest merket av stjernedannelse; den andre viser ingen tegn på det slags sentrale sorte hull som både Andromeda og M32 har.
.jpg){kind=link}
Gruppen som Hubble ga navn
Andromeda og Melkeveien er ikke isolert fra hverandre, eller fra et videre nabolag. Begrepet «Den lokale gruppen» ble introdusert av Edwin Hubble i kapittel VI i hans bok fra 1936, The Realm of the Nebulae. Der beskrev han den som «en typisk liten gruppe tåker som er isolert i det generelle feltet» og listet medlemmene, etter avtagende luminositet, som M31, Melkeveien, M33, Store Magellanske Sky, Lille Magellanske Sky, M32, NGC 205, NGC 6822, NGC 185, IC 1613 og NGC 147. Den samme astronomen som beviste at Andromeda var en separat galakse, ga også navn til den lille galaksehopen den tilhører, med Andromeda selv på toppen av hans egen luminositetsrangering.
På kollisjonskurs
Å være naboer i samme lille gruppe har en konsekvens: tyngdekraften trekker Andromeda og Melkeveien mot hverandre. Andromeda-Melkeveien-kollisjonen er en galaktisk kollisjon som kan finne sted om omtrent 4,5 milliarder år mellom de to største galaksene i Den lokale gruppen. Andromedagalaksen nærmer seg Melkeveien med omtrent 110 kilometer i sekundet (68,4 mi/s), noe som fremgår av en blåforskyvning — noe sjeldent blant fjerntliggende galakser, som for det meste er rødforskjøvet ettersom universet utvider seg bort fra oss.
Den tilnærmingen høres alarmerende ut, men kollisjonen vil ikke ligne en bilkollisjon. Mens Andromedagalaksen inneholder omtrent 1 billion (10^12) stjerner og Melkeveien omtrent 300 milliarder (3×10^11), er sannsynligheten for at bare to stjerner kolliderer, ubetydelig på grunn av de enorme avstandene mellom stjernene. Billioner av stjerner vil passere gjennom hverandres territorium uten at nesten noe faktisk berører hverandre, fordi selv en tettpakket galakse, stjerne for stjerne, hovedsakelig er tomt rom.
Det ene dramatiske unntaket gjelder de sorte hullene i kjernen av hver galakse, inkludert Andromedas eget M31*. Gass som fanges opp av det sammenslåtte sorte hullet, kan skape en lyssterk kvasar eller en aktiv galaksekjerne, og frigjøre like mye energi som 100 millioner supernovaeksplosjoner. Alt annet ved sammensmeltingen vil være en rolig, million år lang drift av stjerner som glir forbi hverandre; det er de sorte hullene som er stedet det virkelige fyrverkeriet skjer.